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"Anordnung für die Verbrennung von KW-Suspensionen" Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung für die Verbrennung von Kohle/Wasser-Suspensionen,
die insbesondere für Kesselfeuerungen bestimmt ist. - Im folgenden werden Kohle/
Wasser-Suspensionen als KW-Suspensionen, Wortzusammensetzungen mit KW-Suspensionen
als KWS- abgekürzt.
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Anordnungen für die Verbrennung von KW-Suspensionen sind in verschiedenen
AusfUhrungsrormen bekannt. Im allgemeinen sind sie ausgerüstet mit Zerstäubungsbrenner,
Pumpe fUr die KW-Suspension (im folgenden KWS-Pumpe) sowie Leitungssystem mit
Armaturen
zwischen K4S-Pumpe und Zerstäubungsbrenner. Die BfS-Suspension hat im allgemeinen
einen Wassergehalt von 40 - 50 Gew. und ist dadurch fließfähig sowie in Leitungen
wie ein fluides Medium, hydrodynamischen Gesetzen folgend, förderbar. Die Kohle
in der Suspension ist sehr feinkörnig, ihre Körnung beträgt etwa 90 ß < 90 ym
100 < 200 pm. Die Verbrennung von KW-Suspensionen mit Anordnungen der beschriebenen
Art bereitet zuweilen Schwierigkeiten, und zwar insbesondere beim Anfahren und bei
Teillastbetrieb. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind besondere Zerstäubungsbrenner
entwickelt worden, die als Rotationszerstäuber arbeiten. Sie haben sich mehr oder
weniger und zunehmend bewährt, je intensiver die Zerstäubung und dabei die Auflösung
von Agglomeraten feinkörniger Kohle in der Kd-Suspension in einzelne Körner oder
Partikel gelingt. Störend ist allerdings der mit zunehmendem Durchsatz zunehmende
Verschleiß dieser Zerstäubungsbrenner und deren dadurch bedingte geringe Lebensdauer.
Im übrigen sind für den Anfahr- und/oder Teillastbetrieb häufig zusätzliche Heizölbrenner
erforderlich. - Die bei Heizöl blichen Druckzerstäubungsbrenner, deren Zerstäubungswirkung
bekanntlich auf hydrodynamischen Effekten beruht, sind bei KW-Suspensionen, auch
bei Verwendung von auf die Körnung der feinkörnigen Kohle abgestimmten Druckzerstäubungsdüsen,
zumindest beim Anfahr- oder Teillastbetrieb nicht einsetzbar, weil der mit solchen
Düsen erreichbare Zerstäubungsgrad viel zu gering ist.
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In anderen Bereichen der Technik kennt man Zerstäubungseinrichtungen,
denen überhitzte oder auch nur aufgeheizte fluide Medien zugeführt werden, so daß
mit dem Austritt
aus den Zerstäubungsdüsen der Einrichtung auch
eine thermodynamische Zerstäubung stattfindet. Durch derartige Zerstäubungseinrichtungen
mit thermodynamischem Zerstäubungseffekt sind die Probleme um die Verbrennung von
KW-Suspensionen bisher nicht beeinflußt worden.
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DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für die Verbrennung
von KW-Suspensionen zu schaffen, mit der ohne weiteres auch Anfahr- und Teillastbetrieb
möglich sind.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Verbrennung von KW-Suspensionen,
insbesondere für Kesselfeuerungen, mit Zerstäubungsbrenner, Pumpe für die KW-Suspension
sowie Leitungssystem mit Armaturen zwischen KWS-Pumpe und Zerstäubungsbrenner. Die
Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) Das
Leitungssystem zwischen KWS-Pumpe und Zerstäubungsbrenner weist einen Wärmetauscher
auf, der zur KWS-Aufheizung bis knapp unterhalb des Sättigungspunktes des Wasserdampfes
ausgelegt ist.
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In der Praxis wird man hierzu im allgemeinen den Druckbereich zwischen
15 - 30 ata und den Temperaturbereich zwischen 190 - 2300 C wählen.
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b) In den Zerstäubungsbrenner bzw. das Leitungssystem zwischen Wärmeaustauscher
und Zerstäubungsbrenner mUndet eine Heizöleinführungsleitung eines Heizö.lzuführungsaggregates
aus Leitungssystem, Heizölpumpe und Armaturen ein,
c) durch Einstellung
der Armaturen im Leitungssystem für die KWS-Zuführung einerseits, im Leitungssystem
für die Heizölzuführung andererseits sind die KWS-Zuführung bzw die Heizölzuführung
zum Zerstäubungsbrenner beliebig mischbar.
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Erfindungsgemäß wird mit dem Merkmal a) zunächst die Zerstäubung der
KW-Suspension durch thermodynamischen Zerstäubungseffekt verbessert, gleichgültig,
wie der Zerstäubungsbrenner gestaltet ist, (der selbstverständlich für die aufzunehmenden
Drücke ausgelegt ist). Gleichzeitig ermöglichen Aufheizung und thermodynamische
Zerstäubung der KW-Suspension die Beimischung von Heizöl und damit über ein und
denselben Zerstaubungsbrenner und unter Verzicht auf Heizölzusatzbrenner auch Anfahr-
und Teillastbetrieb.
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Ohne weiteres kann bei Anfahrbetrieb auf 100 % Heizöl umgestellt werden.
Ohne weiteres kann aber auch im anderen Grenzfall (heizwertreiche Kohle in der KW-Suspenslon,
Dauerbetrieb) auf jede Heizölbeimischung verzichtet werden. Von besonderer Bedeutung
ist die Tatsache, daß wegen der thermodynamischen Zerstäubung in weiterer Kombination
zu den Merkmalen a), b), c) die Möglichkeit besteht, den Zerstäubungsbrenner als
Druckzerstäubungsbrenner auszulegen und ihn mit einer oder mehreren an sich bekannten
Druckzerstäubungsdüsen auszurüsten. Das funktioniert einwandfrei und bei allen Betriebsverhältnissen,
wenn die KWS -Pumpe sowie die Heizölpumpe für Drucke zwischen 15 - 30 ata der KWS-Wärmeaustauscher
für eine KWS-Endtemperatur von etwa 190 - 230 C ausgelegt sind. Man erreicht so
ohne Schwierigkeit, daß alle
Agglomerate feinkörniger Kohle, die
sich in der KW-Suspension gebildet haben im Zuge der Zerstäubung in Einzelkörner
oder Partikel aufgelöst werden. Die Verbrennung wird so intensiv, daß der Wassergehalt
der KW-Suspension bis auf 50 Gew.-% erhöht werden kann. Das verbessert die Fließfähigkeit
und das hydrodynamische Verhalten der KW-Suspension. Insbesondere besteht die Möglichkeit,
mit einem besonders einfachen Wärmetauscher für die Aufheizung der KW-Suspension
zu arbeiten. Hier empfiehlt die Erfindung, den KWS -Wärme tauscher als Mischer für
die Zuführung von Dampf zur KW-Suspension auszubilden. Zweckmäßigerweise wird der
KW-Suspension mit 40 % Wassergehalt, Körnung wie oben angegeben, Dampf einer Temperatur
von 250 - 2600 C mit einem Druck von 30 - 40 ata in solcher Menge beigemischt, daß
sich bei einem Druck von ca. 20 ata in der KW-Suspension eine Temperatur von ca.
200° C einstellt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. - Die einzige Fig. zeigt ein Schaltschema
der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Die in der Fig. dargestellte Anordnung dient für die Verbrennung von
KW-Suspensionen und ist insbesondere für Kessel feuerungen bestimmt. Sie besitzt
zunächst einen Zerstäubungsbrenner 1 mit Pumpe 2 für die KW-Suspension sowie ein
Leitungssystem 3 mit Armaturen 4 zwischen der KWS-Pumpe 2 und dem Zerstäubungsbrenner
1. Das Leitungssystem 3 zwischen KWS-Pumpe 2 und Zerstäubungsbrenner 1 weist einen
Wärmeaustauscher 5 auf, der zur KWS-Aufheizung auf die entsprechenden
Drücke
und Temperaturen ausgelegt ist, In den Zerstäubungsbrenner 1 bzw. das Leitungssystem
3 zwischen KWS-Wärmeaustauscher 5 und Zerstäubungsbrenner 1 mündet eine Heizöleinführungsleitung
6 eines Heizölzuführungsaggregates aus Leitungssystem 6, Heizölpumpe 7 und Armaturen
8 ein. Durch Einstellung der Armaturen 4 im Leitungssystem 3 für die KWS-ZuSührung
einerseits, der Armaturen 8 im Leitungssystem 6 für die Heizölzuführung andererseits
sind die KWS-Zuführung bzw. die Hezölzuführung zum Zerstäubungsbrenner 1 beliebig
mischbar, und zwar kann Heizöl in Mengen von 0 bis 100 % beigemischt werden. In
weiterer Kombination ist der Zerstäubungsbrenner 1 als Druckzerstäubungsbrenner
ausgelegt, er besitzt dazu eine oder mehrere Druckzerstäubungsdüsen 9. Die BXS-Pumpe
2 sowie die Heizölpumpe 7 sind für die notwendigen Drücke ausgelegt. Der DJS-Wärmeaustauscher
5 ist im Ausführungsbeispiel für eine KWS-Endtemperatur von bis zu 250° C und einen
Druck bis zu 50 ata ausgelegt, und zwar handelt es sich um einen einfachen Mischer,
in dem der KW-Suspension Dampf geeigneter Temperatur und geeigneten Druckes in solcher
Menge zugeführt wird, daß sich die angegebene Endtemperatur der KW-Suspension bei
einem Druck von 20 ata einstellt.
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Ansprüche